Защита трансформатора. 
Проектирование релейной защиты воздушных линий и трансформаторов

В процессе эксплуатации в обмотках трансформаторов могут возникать КЗ между фазами, замыкание одной или двух фаз на землю, замыкание между витками одной фазы и замыкания между обмотками разных напряжений. На вводах трансформаторов и автотрансформаторов, ошиновке и в кабелях могут также возникать КЗ между фазами и на землю. В эксплуатации могут происходить нарушения нормальных режимов работы трансформаторов, к которым относятся: прохождение через трансформатор или автотрансформатор сверхтоков при повреждении других связанных с ними элементов, перегрузка, выделение из масла горючих газов, понижение уровня масла, повышение его температуры. В зависимости от опасности повреждения для нарушения нормального режима трансформатора, защита, фиксирующая нарушение, действует на сигнал, разгрузку или отключение трансформатора.

Дифференциальная токовая защита

Дифференциальная защита, выполненная на принципе сравнения токов на входе и выходах, применяется в качестве основной быстродействующей защиты трансформаторов и автотрансформаторов. Защита абсолютно селективна, реагирует на повреждения в обмотках, на выводах и в соединениях с выключателями, и действует на отключение трансформатора со всех сторон без выдержки времени. Зона действия дифференциальной защиты трансформатора (ДЗТ) ограничивается местом установки трансформаторов тока, и включает в себя ошиновку СН, НН и присоединение ТСН, включенного на шинный мост НН. Ввиду ее сравнительной сложности, дифференциальная защита устанавливается, в нашем случае, на одиночно работающих трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 6300 кВА и выше.

Начинать расчет дифференциальной защиты следует с расчетов токов КЗ на трансформаторе.

Таблица 1 — Справочные данные для трансформатора.

Для составления схемы замещения вычисляются сопротивления сторон трансформатора:

% (18).

%;

%;

%.

Ом, (19).

Ом;

Ом.

Ток трехфазного и двухфазного КЗ:

(20).

(21).

Ток трехфазного и двухфазного КЗ на шинах среднего напряжения:

кА;

кА.

Ток трехфазного и двухфазного КЗ на шинах низкого напряжения:

кА;

кА.

Первичный ток трансформатора на ВН определяются по данным из первоначальной схемы:

А.

Далее выберем коэффициент трансформации трансформатора тока. Ток во вторичной цепи трансформаторов тока:

(23).

Коэффициент трансформации трансформатора тока выбираем таким, чтобы при протекании тока в первичной обмотке ток во вторичной обмотке не превышал I_втор.? 5А. Поэтому, мы округляем выбранный коэффициент трансформации до больших значений, т. е. берем его «с запасом».

(24).

Расчёты проводятся для всех сторон трансформатора. Результаты расчетов приведны в таблице 3.

Таблица 3 — Расчет параметров трансформаторов тока.

Параметр трансформатора тока.	Результаты расчёта.
	ВН.	СН.	НН.
Первичный номинальный ток трансформатора, А.
Схема соединения трансформатора тока.	Д.	Д.	Y.
Коэффициент схемы.
Коэффициент трансформации.
Вторичные токи в плечах защиты, А.	4,348.	4,329.	4,374.

Выбираем ТТ УЭТМ ТВГ-110 — ХЛ1*.

Дифференциальную защиту отстраиваем от максимального тока небаланса, который определяется при максимальном внешнем КЗ:

. (25).

где — коэффициент надежности, который можно принять равным 1,3.

(26).

где — коэффициент, учитывающий влияние на быстродействующие защиты переходных процессов при КЗ, которые сопровождаются прохождением апериодических составляющих в токе КЗ, принимается;

— коэффициент однотипности условий работы ТТ, принимается;

— погрешность ТТ, удовлетворяющих 10% кратности ();

— шаг регулирования (= 0,12);

I_{КЗ.внеш.max}— наибольший ток при сквозном КЗ (I_{КЗ.внеш.max}=).

Проверяем возможность использования реле без торможения (РНТ-560). замыкание трансформатор релейный защита.

; (27).

A.

Проверка по чувствительности в минимальном режиме при КЗ на стороне 10 кВ.

(28).

Реле без торможения требуемую чувствительность не обеспечивает.

Проверяем реле с торможением ДЗТ-11 при включении тормозной обмотки на сторону с большим током внешнего КЗ.

Ток срабатывания в этом случае, должен быть отстроен от внешнего КЗ на стороне 10 кВ так как для этого режима отсутствует торможение.

; (29).

А.

Поскольку влияние тормозной обмотки проявляется при внешних КЗ как на средней, так и на низкой стороне, ток срабатывания защиты отстраиваем не от тока небаланса, а от броска тока намагничивания, появляющегося в трансформаторе в момент включения.

Вторичный ток реле рассчитаем по формуле:

(30).

А.

Расчетное число витков:

(31).

К установке принимаем ближайшее целое меньшее число витков: витков.

Определим расчетное число витков, необходимых для того, чтобы реле не сработало при внешних КЗ:

(32).

К установке принимаем ближайшее большее целое число витков: витков.

Дополнительный небаланс из-за неточного числа витков:

(33).

А.

Уточненное значение тока небаланса:

(34).

А.

(35).

Стандартный ряд количества витков тормозной обмотки:1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 18, 24 витков.

Примем ближайшее стандартное число витков — 24.

Проверка по чувствительности:

(36).

Рисунок 4 — Схема установки тормозной обмотки реле.